Los aminonitrilos son capaces de lograr la formación de enlaces peptídicos en el agua por sí solos
La cuestión de cómo surgió por primera vez la vida aquí en la Tierra es un misterio que continúa eludiendo a los científicos. A pesar de todo lo que los científicos han aprendido del registro fósil y la historia geológica, todavía no se sabe cómo surgió la vida orgánica de elementos inorgánicos (un proceso conocido como abiogénesis) hace miles de millones de años.
Uno de los aspectos más desalentadores del misterio tiene que ver con los péptidos y las enzimas, que se encuentran en una situación del "huevo y la gallina".
Al abordar esto, un equipo de investigadores del University College London (UCL) realizó recientemente un estudio que demostró de manera efectiva que los péptidos podrían haberse formado en condiciones análogas a la Tierra primordial.
El estudio que detalla sus hallazgos fue publicado recientemente en la revista científica Nature. El equipo de investigación fue dirigido por el Dr. Matthew Powner, un lector de química orgánica del Departamento de Química del UCL, e incluyó a Pierre Canavelli y al Dr. Saidul Islam, ambos investigadores de la Sección de Química Orgánica y Biológica del UCL.
Como explicó Powner en una entrevista reciente con UCL News el propósito de su estudio era:
"Los péptidos, que son cadenas de aminoácidos, son un elemento absolutamente esencial de toda la vida en la Tierra en la Tierra. Forman el tejido de las proteínas, que sirven como catalizadores para los procesos biológicos, pero ellos mismos requieren enzimas para controlar su formación a partir de los aminoácidos. Así que hemos tenido un problema clásico del huevo y la gallina: ¿cómo se fabricaron las primeras enzimas?"
Como indican en su estudio, en el pasado se han dedicado muchas investigaciones a descubrir cómo se formaron los péptidos por primera vez y permitieron el surgimiento de la vida. Sin embargo, todas las investigaciones anteriores se han centrado en los aminoácidos, en lugar de la reactividad de sus precursores químicos (conocidos como aminonitrilos).
Mientras que los aminonitrilos requieren severas condiciones para formar aminoácidos (típicamente fuertemente ácidos o alcalinos), los aminoácidos necesitan ser recargados con energía para formar péptidos. Sin embargo, los investigadores encontraron una manera de evitar estos dos pasos demostrando que los péptidos podrían formarse directamente a partir de aminonitrilos ricos en energía.
Su método aprovechó la reactividad incorporada de los aminonitrilos con las otras moléculas que formaban parte del entorno primordial de la Tierra. El proceso consistió en combinar sulfuro de hidrógeno con aminonitrilos y el sustrato químico ferricianuro ([Fe(CN)6]3?) en agua, que produjo péptidos.
Lo que esto demostró fue que los aminonitrilos son capaces de lograr la formación de enlaces peptídicos en el agua por sí solos y con mayor facilidad que los aminoácidos.
Además, mostraron que esto podría ocurrir en medio de condiciones y sustancias químicas que se desgasifican durante las erupciones volcánicas y que probablemente estuvieron presentes en la Tierra hace miles de millones de años. Dijo Pierre Canavelli, el primer autor del estudio:
"La síntesis controlada, en respuesta a estímulos ambientales o internos, es un elemento esencial de la regulación metabólica, por lo que pensamos que la síntesis de péptidos podría haber sido parte de un ciclo natural que tuvo lugar en la evolución muy temprana de la vida".
"Esta es la primera vez que se ha demostrado de manera convincente que los péptidos se forman sin usar aminoácidos en el agua, usando condiciones relativamente suaves que probablemente estaban disponibles en la Tierra primitiva", agregó el coautor Dr. Saidul Islam.
Estos hallazgos podrían tener implicaciones significativas para el estudio de la abiogénesis, así como la búsqueda de vida en planetas extrasolares. También pueden ser útiles para el campo de la química sintética, ya que la formación de enlaces amida es esencial para la fabricación de materiales sintéticos y bioactivos.
En comparación con los procesos químicos convencionales que se utilizan comercialmente, este nuevo método es más eficiente y mucho más rentable.
De cara al futuro, el equipo de investigación está buscando profundizar sus estudios al encontrar otras formas en que los aminonitrilos pueden conducir a los péptidos. También están investigando las propiedades funcionales de los péptidos que produjo su experimento con la esperanza de comprender mejor cómo podrían haber ayudado a desencadenar la formación de vida en la Tierra hace 4 mil millones de años.
Después de muchas generaciones de intentar (y fracasar) recrear los componentes básicos de la vida, ¿podría ser que los científicos simplemente lo han estado haciendo al revés? ¿Y esto significa que la tecnología orgánica podría estar a la vuelta de la esquina?
Sólo el tiempo dirá…
Artículo científico: Peptide ligation by chemoselective aminonitrile coupling in water
